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JP5537171B2 - 超音波撮影装置、画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム - Google Patents

超音波撮影装置、画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム Download PDF

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Description

この発明は、超音波撮影装置で撮影したカラードプラ画像などの画像の表示技術に関する。
超音波撮影装置では、血管などの速度の情報をカラードプラ画像としてカラー表示することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。また、３次元画像を用いて血流のパワー成分を表示することや、３次元画像を用いて利用者により指定された任意の断面の速度情報をカラードプラ画像として表示することも行われている。
図５は、カラードプラ画像のＭＰＲ（multi planar reconstructions）表示及び３次元画像表示の一例を示す図である。図５に示すように、ＭＰＲ表示では、３つの直交する断面において速度情報表示７１が行われる。なお、図５では白黒となっているが、実際の画面では、物体の速度及びプローブに対して物体が近づくか遠ざかるかに基づいてカラー表示が行われる。
特開２００８−２３７７５９号公報
しかしながら、３次元画像を回転して任意の断面をカラードプラ表示すると、表示がプローブの位置に基づくものであるにもかかわらず、プローブの位置がわからないため、物体が動く方向の認識が困難となる。
この発明は、上述した従来技術による課題を解消するためになされたものであり、３次元画像を回転して任意の断面の画像を表示した場合にも、画像とプローブとの位置関係を認識し易くすることができる超音波撮影装置、画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムを提供することを目的とする。
本発明の一形態にかかる超音波撮影装置は、被検体に超音波を送信し、当該被検体内において生じた超音波エコーを受信するプローブと、前記プローブにより受信された前記超音波エコーから前記被検体の３次元画像データを生成するデータ生成部と、前記データ生成部により生成された前記３次元画像データから特定の断面の断面画像を作成し、前記３次元画像データの回転操作に伴って、回転後の断面画像を作成する断面画像作成部と、前記断面画像作成部により作成された前記断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すプローブマークを作成し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すように回転後のプローブマークを作成するマーク作成部と、前記断面画像作成部により作成された前記断面画像の近傍に前記マーク作成部により作成された前記プローブマークを合成して表示し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像の近傍に前記回転後のプローブマークを合成して表示する合成画像表示部と、を備える。
また、本発明の他の態様にかかる画像処理装置は、超音波撮影装置により撮影された被検体の画像の３次元画像データから特定の断面の断面画像を作成し、前記３次元画像データの回転操作に伴って、回転後の断面画像を作成する断面画像作成部と、前記断面画像作成部により作成された前記断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すプローブマークを作成し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すように回転後のプローブマークを作成するマーク作成部と、前記断面画像作成部により作成された前記断面画像の近傍に前記マーク作成部により作成された前記プローブマークを合成して表示し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像の近傍に前記回転後のプローブマークを合成して表示する合成画像表示部と、を備える。
また、本発明の他の態様にかかる画像処理方法は、超音波撮影装置により撮影された被検体の画像の３次元画像データから特定の断面の断面画像を作成し、前記３次元画像データの回転操作に伴って、回転後の断面画像を作成し、作成された前記断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すプローブマークを作成し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すように回転後のプローブマークを作成し、作成された前記断面画像の近傍に前記プローブマークを合成して表示し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像の近傍に前記回転後のプローブマークを合成して表示する、ことを含む。
また、本発明の他の態様にかかる画像処理プログラムは、超音波撮影装置により撮影された被検体の画像の３次元画像データから特定の断面の断面画像を作成し、前記３次元画像データの回転操作に伴って、回転後の断面画像を作成する手順と、作成された前記断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すプローブマークを作成し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すように回転後のプローブマークを作成する手順と、作成された前記断面画像の近傍に前記プローブマークを合成して表示部に表示し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像の近傍に前記回転後のプローブマークを合成して前記表示部に表示する手順と、をコンピュータに実行させる。
本発明によれば、物体が動く方向など画像上での方向を認識し易くすることができる。
本実施例に係る超音波診断装置が表示するＭＰＲ画像及び３次元画像の一例を示す図である。 本実施例に係る超音波診断装置の構成を示す機能ブロック図である。 本実施例に係る超音波診断装置によるＭＰＲ画像及び３次元画像の表示処理の処理手順を示すフローチャートである。 制御・ＵＩ部によるマーク作成処理の処理手順を示すフローチャートである。 カラードプラ画像のＭＰＲ表示及び３次元画像表示の一例を示す図である。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る超音波撮影装置、画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムの好適な実施例を詳細に説明する。
まず、本実施例に係る超音波診断装置が表示するＭＰＲ画像及び３次元画像について説明する。図１は、本実施例に係る超音波診断装置が表示するＭＰＲ画像及び３次元画像の一例を示す図である。
図１に示すように、本実施例に係る超音波診断装置は、ＭＰＲ表示される各カラードプラ画像のスケール上にプローブの存在する方向を示すプローブマーク７２を表示する。ただし、プローブの位置が表示エリア内にある場合には、その場所にプローブマーク７２を表示し、プローブが手前にあるのか奥にあるのかを区別する前後区別マークを表示する。図１では、前後区別マーク７３はプローブが手前にあることを示している。
また、本実施例に係る超音波診断装置は、プローブがスキャンする方向に合わせてプローブマーク７２の形状を変形する。具体的には、スキャン方向と断層面が平行の場合には、プローブマーク７２の幅を最も大きく表示し、スキャン方向と断層面が垂直の場合には、プローブマーク７２の幅を最も小さく表示する。
また、本実施例に係る超音波診断装置は、ＭＰＲ表示される各カラードプラ画像上にプローブの中心直下を示す線７４、スキャンの範囲を示す線７５を表示する。また、本実施例に係る超音波診断装置は、図の中心部に、３次元データの領域と断層面とプローブの位置との関係を示す四角錐マーク７６を表示する。図１では、四角錐マーク７６の頂点７７がプローブの位置を示し、四角錐マーク７６で模様が変わる面７８が断層面を示している。なお、実際の画像では、断層面を境として四角錐マーク７６は異なる模様ではなく異なる色で表示される。また、四角錐の代わりに他の錐体の頂点でプローブの位置を示すこともできる。
このように、本実施例に係る超音波診断装置は、プローブマーク７２、前後区別マーク７３、プローブの中心直下を示す線７４、スキャンの範囲を示す線７５、四角錐マーク７６などのマークを表示することによって、プローブの位置、スキャン方向を画像上で示すことができる。したがって、３次元画像を回転して任意の断面の速度情報を表示した場合に、物体が動く方向を認識し易くすることができる。
次に、本実施例に係る超音波診断装置の構成について説明する。図２は、本実施例に係る超音波診断装置の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、この超音波診断装置１は、プローブ１０と、送受信回路２０と、画像処理部３０と、制御・ＵＩ部４０と、画像合成部５０と、モニタ６０とを有する。
プローブ１０は、超音波を送受信するための複数の超音波振動子を備え、送受信回路２０から電気信号として与えられた送信信号を超音波振動子を用いて超音波として被検体内に送信する。また、プローブ１０は、被検体内において生じた超音波エコーを受信して電気信号としてのエコー信号に変換し、送受信回路２０に渡す。
送受信回路２０は、プローブ１０から所望の方向に所望の送信タイミング及び送信間隔で超音波が送信されるように送信信号としてパルス信号を生成し、生成した送信信号をプローブ１０に印加する。また、送受信回路２０は、プローブ１０からエコー信号を取得して画像処理部３０に渡す。
画像処理部３０は、エコー信号から画像を生成する処理部であり、データ処理部３１と、２Ｄ構成部３２と、ＭＰＲ構成部３３と、３Ｄ／４Ｄ構成部３４とを有する。データ処理部３１は、エコー信号からＢモード画像、カラードプラ画像などの画像データを生成する。ここで、カラードプラ画像としては、物体の速度成分、パワー成分、分散成分、高分解能血流表示などがある。
２Ｄ構成部３２は、データ処理部３１から画像データを受け取ってＢモード画像などの２次元画像を生成する。ＭＰＲ構成部３３は、データ処理部３１から画像データを受け取り、カラードプラ画像に関して制御・ＵＩ部４０から指示される視点からのＭＰＲ表示画像を生成する。３Ｄ／４Ｄ構成部３４は、データ処理部３１から画像データを受け取り、制御・ＵＩ部４０から指示される視点からの３次元または４次元画像を生成する。
制御・ＵＩ部４０は、利用者の指示を受け付けて超音波診断装置１の制御を行う制御部であり、システム制御部４１と、画像操作受付部４２と、視点・マーク位置計算部４３と、マーク表示作成部４４とを有する。
システム制御部４１は、超音波診断装置全体の制御を行う。画像操作受付部４２は、３次元画像の回転などの利用者の画像操作を受け付ける。視点・マーク位置計算部４３は、画像操作受付部４２が受け付けた３次元画像の回転操作に基づいて視点を計算し、ＭＰＲ構成部３３及び３Ｄ／４Ｄ構成部３４に渡す。また、視点・マーク位置計算部４３は、各断面画像上におけるプローブの位置や表示するプローブマーク７２の表示位置を計算する。
マーク表示作成部４４は、視点・マーク位置計算部４３が計算した視点及びプローブマーク７２の表示位置に基づいて、プローブマーク７２の形状を計算し、プローブマーク７２を作成する。また、マーク表示作成部４４は、視点・マーク位置計算部４３が計算した視点及びプローブマーク７２の表示位置に基づいて、前後区別マーク７３、プローブの中心直下を示す線７４、スキャンの範囲を示す線７５、四角錐マーク７６を作成する。なお、前後区別マーク７３、四角錐マーク７６は個別に表示することも可能である。
画像合成部５０は、画像処理部３０が生成した画像とマーク表示作成部４４が作成したマークを合成し、モニタ６０に表示する。例えば、画像合成部５０は、ＭＰＲ構成部３３が生成したＭＰＲ画像と、マーク表示作成部４４が作成したプローブマーク７２、前後区別マーク７３、プローブの中心直下を示す線７４、スキャンの範囲を示す線７５及び四角錐マーク７６と、３Ｄ／４Ｄ構成部３４が生成した３次元画像を合成してモニタ６０に表示する。
なお、画像処理部３０、制御・ＵＩ部４０及び画像合成部５０は、全部または一部をソフトウェアによって実現することができる。
次に、本実施例に係る超音波診断装置１によるＭＰＲ画像及び３次元／４次元画像の表示処理の処理手順について説明する。図３は、本実施例に係る超音波診断装置１によるＭＰＲ画像及び３次元画像の表示処理の処理手順を示すフローチャートである。
図３に示すように、このＭＰＲ画像及び３次元／４次元画像の表示処理では、超音波診断装置１は、送受信回路２０がプローブ１０を介して超音波信号を受信し（ステップＳ１）、データ処理部３１が超音波信号を処理して画像データを生成する（ステップＳ２）。
そして、ＭＰＲ構成部３３がＭＰＲ画像を構築し（ステップＳ３）、３Ｄ／４Ｄ構成部３４が３次元画像又は４次元画像を構築し（ステップＳ４）、制御・ＵＩ部４０がマーク作成を行う（ステップＳ５）。なお、ステップＳ３〜ステップＳ５の処理は任意の順序で行うことができる。あるいは、並列に行うこともできる。
そして、画像合成部５０が画像を合成し（ステップＳ６）、合成した画像に対して利用者により画像操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ７）。その結果、画像操作が行われた場合には、画像操作に基づいてＭＰＲ画像、３次元画像又は４次元画像を再構築するとともに、マーク再作成を行う。一方、画像操作が行われなかった場合には、画像合成部５０が合成画像を表示する（ステップＳ８）。
このように、制御・ＵＩ部４０がマーク作成を行い、画像合成部５０が作成されたマークをＭＰＲ画像と合成することによって、プローブ１０の位置、スキャン方向の認識を容易にすることができる。
次に、制御・ＵＩ部４０によるマーク作成処理の処理手順について説明する。図４は、制御・ＵＩ部４０によるマーク作成処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、このマーク作成処理は、図３のステップＳ５の処理に対応する。
図４に示すように、このマーク作成処理では、利用者による画像操作に基づいて視点・マーク位置計算部４３が画像の視点及びプローブマーク７２の表示位置を計算する（ステップＳ５１〜ステップＳ５２）。
そして、マーク表示作成部４４が、視点に基づいてプローブマーク７２の形状を計算し、プローブマーク７２を作成する（ステップＳ５３）。また、プローブの位置が表示エリア内にある場合には、前後区別マーク７３を作成する。そして、マーク表示作成部４４は、プローブの中心直下を示す線７４、スキャンの範囲を示す線７５を作成し（ステップＳ５４）、３次元データの領域と断層面とプローブの位置との関係を示す四角錐マーク７６を作成する（ステップＳ５５）。
このように、制御・ＵＩ部４０がマークとしてプローブマーク７２、前後区別マーク７３、プローブの中心直下を示す線７４、スキャンの範囲を示す線７５、四角錐マーク７６を作成することによって、プローブ１０の位置、スキャン方向をＭＰＲ画像上に示すことができる。
なお、上記処理手順では、制御・ＵＩ部４０がプローブマーク７２、前後区別マーク７３、プローブの中心直下を示す線７４、スキャンの範囲を示す線７５、四角錐マーク７６をそれぞれ作成する場合について説明した。しかし、例えば、制御・ＵＩ部４０は、それぞれのマークを個別に作成してもよい。
上述してきたように、本実施例では、画像操作受付部４２が利用者による画像操作を受け付け、視点・マーク位置計算部４３が利用者による画像操作に基づいて視点及びプローブマーク７２の表示位置を計算する。そして、マーク表示作成部４４が視点及びプローブマーク７２の表示位置に基づいてプローブマーク７２、前後区別マーク７３、プローブの中心直下を示す線７４、スキャンの範囲を示す線７５、四角錐マーク７６をマークとして作成する。そして、画像合成部５０が、カラードプラ画像とマークを合成してモニタ６０に表示する。したがって、プローブ１０の位置、スキャン方向をカラードブラ画像のＭＰＲ表示上に示すことができ、物体が動く方向を認識し易くすることができる。
なお、本実施例では、カラードプラ画像を表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の断面画像を表示する場合にも同様に適用することができる。
また、本実施例では、超音波診断装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、超音波診断装置などで収集された画像データを取得して画像上で速度情報を表示する画像処理装置、画像処理プログラムにも同様に適用することができる。
以上のように、本発明は、超音波診断装置、あるいは超音波診断装置などで撮影された画像データから速度情報を抽出して画像上で表示する画像処理装置などに適している。
１ 超音波診断装置
１０ プローブ
２０ 送受信回路
３０ 画像処理部
３１ データ処理部
３２ ２Ｄ構成部
３３ ＭＰＲ構成部
３４ ３Ｄ／４Ｄ構成部
４０ 制御・ＵＩ部
４１ システム制御部
４２ 画像操作受付部
４３ 視点・マーク位置計算部
４４ マーク表示作成部
５０ 画像合成部
６０ モニタ
７１ 速度情報表示
７２ プローブマーク
７３ 前後区別マーク
７４ プローブの中心直下を示す線
７５ スキャンの範囲を示す線
７６ 四角錐マーク
７７ 頂点
７８ 模様が変わる面

Claims (10)

  1. 被検体に超音波を送信し、当該被検体内において生じた超音波エコーを受信するプローブと、
    前記プローブにより受信された前記超音波エコーから前記被検体の３次元画像データを生成するデータ生成部と、
    前記データ生成部により生成された前記３次元画像データから特定の断面の断面画像を作成し、前記３次元画像データの回転操作に伴って、回転後の断面画像を作成する断面画像作成部と、
    前記断面画像作成部により作成された前記断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すプローブマークを作成し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すように回転後のプローブマークを作成するマーク作成部と、
    前記断面画像作成部により作成された前記断面画像の近傍に前記マーク作成部により作成された前記プローブマークを合成して表示し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像の近傍に前記回転後のプローブマークを合成して表示する合成画像表示部と、
    を備える、超音波撮影装置。
  2. 前記被検体の前記３次元画像データに対して利用者が指定する操作を受け付ける操作受付部をさらに備え、
    前記断面画像作成部は、前記操作受付部により受け付けられた操作に基づいて前記断面画像を作成し、
    前記マーク作成部は、前記操作受付部により受け付けられた操作に基づいて前記プローブマークを作成する、
    請求項１に記載の超音波撮影装置。
  3. 前記マーク作成部は、前記プローブのスキャン方向に基づいて前記プローブマークの形状を変形する、
    請求項１または２に記載の超音波撮影装置。
  4. 前記マーク作成部は、前記プローブの中心直下を示す線をさらに作成し、
    前記合成画像表示部は、前記断面画像上に前記プローブの中心直下を示す線をさらに合成して表示する、
    請求項３に記載の超音波撮影装置。
  5. 前記マーク作成部は、錐体の頂点で前記プローブの位置を示す錐体マークをさらに作成し、
    前記合成画像表示部は、前記断面画像の近傍に前記錐体マークをさらに合成して表示する、
    請求項１〜４のいずれか一つに記載の超音波撮影装置。
  6. 前記マーク作成部は、プローブが手前にあるのか奥にあるのかを区別する前後区別マークをさらに作成し、
    前記合成画像表示部は、前記断面画像の近傍に前記前後区別マークをさらに合成して表示する、
    請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波撮影装置。
  7. 前記マーク作成部は、視点に基づいて、前記プローブマークを作成し、前記プローブの位置が表示エリア内にある場合に、前記前後区別マークを作成し、
    前記合成画像表示部は、前記プローブマークを表示する一方で、前記プローブの位置が表示エリア内にある場合に、前記前後区別マークを表示するようにマークの表示を切り替える、
    請求項６に記載の超音波撮影装置。
  8. 超音波撮影装置により撮影された被検体の画像の３次元画像データから特定の断面の断面画像を作成し、前記３次元画像データの回転操作に伴って、回転後の断面画像を作成する断面画像作成部と、
    前記断面画像作成部により作成された前記断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すプローブマークを作成し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すように回転後のプローブマークを作成するマーク作成部と、
    前記断面画像作成部により作成された前記断面画像の近傍に前記マーク作成部により作成された前記プローブマークを合成して表示し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像の近傍に前記回転後のプローブマークを合成して表示する合成画像表示部と、
    を備える、画像処理装置。
  9. 超音波撮影装置により撮影された被検体の画像の３次元画像データから特定の断面の断面画像を作成し、前記３次元画像データの回転操作に伴って、回転後の断面画像を作成し、
    作成された前記断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すプローブマークを作成し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すように回転後のプローブマークを作成し、
    作成された前記断面画像の近傍に前記プローブマークを合成して表示し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像の近傍に前記回転後のプローブマークを合成して表示する、
    ことを含む、画像処理方法。
  10. 超音波撮影装置により撮影された被検体の画像の３次元画像データから特定の断面の断面画像を作成し、前記３次元画像データの回転操作に伴って、回転後の断面画像を作成する手順と、
    作成された前記断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すプローブマークを作成し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像に対する前記プローブの位置及びスキャン方向を示すように回転後のプローブマークを作成する手順と、
    作成された前記断面画像の近傍に前記プローブマークを合成して表示部に表示し、前記回転操作に伴って、前記回転後の断面画像の近傍に前記回転後のプローブマークを合成して前記表示部に表示する手順と、
    をコンピュータに実行させる、画像処理プログラム。
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